JPH06183900A - ガス相から固体への注入 - Google Patents
ガス相から固体への注入Info
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- JPH06183900A JPH06183900A JP3332236A JP33223691A JPH06183900A JP H06183900 A JPH06183900 A JP H06183900A JP 3332236 A JP3332236 A JP 3332236A JP 33223691 A JP33223691 A JP 33223691A JP H06183900 A JPH06183900 A JP H06183900A
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- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
- C30B31/06—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor by contacting with diffusion material in the gaseous state
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- H—ELECTRICITY
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
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- H01S3/16—Solid materials
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- G—PHYSICS
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/0009—Materials therefor
- G02F1/0018—Electro-optical materials
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は固体へのガス相注入法およびそれによ
り得られる装置を提供する。 【構成】本発明は中性２原子種または電荷２原子種を高
濃度で閉じ込め、これら種の振動以外の内部自由度を凍
結させたことを特徴としている。前者の場合は中性２原
子種が格子内的に導入され、後者の場合は電荷２原子種
が結晶格子のアニオンと置換する。このシステムはレー
ザーダイオードによりポンピングできる中間赤外線固体
レーザーを提供する。その他、マグネチック（ファラデ
ー）ロテータ、電気−光学スイッチ、Ｑスイッチに利用
することができる。これらの種の注入はホスト結晶の融
点以下の温度、好ましくは相転移温度でおこなわれ、つ
いで徐冷される。大気圧以上の圧力でテナント分子を格
子内に導入させ、少なくとも１気圧以上でドーパントア
ニオンを置換的に導入させる。
り得られる装置を提供する。 【構成】本発明は中性２原子種または電荷２原子種を高
濃度で閉じ込め、これら種の振動以外の内部自由度を凍
結させたことを特徴としている。前者の場合は中性２原
子種が格子内的に導入され、後者の場合は電荷２原子種
が結晶格子のアニオンと置換する。このシステムはレー
ザーダイオードによりポンピングできる中間赤外線固体
レーザーを提供する。その他、マグネチック（ファラデ
ー）ロテータ、電気−光学スイッチ、Ｑスイッチに利用
することができる。これらの種の注入はホスト結晶の融
点以下の温度、好ましくは相転移温度でおこなわれ、つ
いで徐冷される。大気圧以上の圧力でテナント分子を格
子内に導入させ、少なくとも１気圧以上でドーパントア
ニオンを置換的に導入させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガス相注入方法に係わ
り、特に２原子分子または置換２原子アニオンを固体に
高濃度に閉じ込める方法に関する。
り、特に２原子分子または置換２原子アニオンを固体に
高濃度に閉じ込める方法に関する。
【０００２】さらに、本発明は、この方法により種々の
装置、たとえば固体レーザ、磁気（ファラディ）回転
体、中間赤外線範囲におけるＱ−スイッチを形成するこ
とに関する。
装置、たとえば固体レーザ、磁気（ファラディ）回転
体、中間赤外線範囲におけるＱ−スイッチを形成するこ
とに関する。
【０００３】
【従来の技術】適当な振動励起のもとで、２原子分子ま
たは置換２原子アニオンを固体に閉じ込めることがで
き、これにより振動以外のすべての内部自由度が凍結
し、振動励起状態のカスケード型緩和によりレーザ源と
して利用することができる。
たは置換２原子アニオンを固体に閉じ込めることがで
き、これにより振動以外のすべての内部自由度が凍結
し、振動励起状態のカスケード型緩和によりレーザ源と
して利用することができる。
【０００４】２ないし５ミクロンの波長域は固体中間赤
外線レーザの開発に興味を持たせるものである。基本的
振動波長がこの所定の範囲に入る２原子分子および２原
子アニオンが多く存在する。しかし、閉じ込められてい
ない中性分子をガスレーザとして使用する場合、以下の
２点の欠点を伴う。
外線レーザの開発に興味を持たせるものである。基本的
振動波長がこの所定の範囲に入る２原子分子および２原
子アニオンが多く存在する。しかし、閉じ込められてい
ない中性分子をガスレーザとして使用する場合、以下の
２点の欠点を伴う。
【０００５】（１）操作圧力は低くしなければならな
い。さもないと、振動出力が衝突拡張を生じさせる（励
起−振動−状態の寿命は衝突間の時間と比較して長くな
ければならない）。
い。さもないと、振動出力が衝突拡張を生じさせる（励
起−振動−状態の寿命は衝突間の時間と比較して長くな
ければならない）。
【０００６】（２）自由回転度は活発となり、これが励
起状態（振動）の拡張源および無放射緩和への手掛りを
与えることになる（振動モードで蓄えられているエネル
ギーが回転モードの小さい群に壊れていき、これがさら
に並進モードのより小さい群に消失していく）。 現在まで、固体に高濃度２原子分子または２原子アニオ
ンを補足させる技術は知られていない。
起状態（振動）の拡張源および無放射緩和への手掛りを
与えることになる（振動モードで蓄えられているエネル
ギーが回転モードの小さい群に壊れていき、これがさら
に並進モードのより小さい群に消失していく）。 現在まで、固体に高濃度２原子分子または２原子アニオ
ンを補足させる技術は知られていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、テナント分
子（ドーパントアニオン）を与えるガスにより、ホスト
結晶（イオン性結晶）のガス相注入を介して、固体中に
２原子分子を格子内で捕捉し、または２原子アニオンを
置換的に導入することにより上記欠点を除去することを
目的とする。
子（ドーパントアニオン）を与えるガスにより、ホスト
結晶（イオン性結晶）のガス相注入を介して、固体中に
２原子分子を格子内で捕捉し、または２原子アニオンを
置換的に導入することにより上記欠点を除去することを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、中
性２原子種および電荷２原子種から選ばれる１つを高濃
度でホスト結晶に導入する方法であって、該ホスト結晶
を２原子分子のガスまたは解離により２原子アニオンを
与える分子のガスの雰囲気で、該ホスト結晶の融点以下
の温度に加熱し、これにより１０19ないし１０22ｃｍ-3
のドーピング濃度を達成しようとするものである。前者
の場合のプロセスでは高圧を要し、後者の場合のプロセ
スでは単なる交換反応となる。
性２原子種および電荷２原子種から選ばれる１つを高濃
度でホスト結晶に導入する方法であって、該ホスト結晶
を２原子分子のガスまたは解離により２原子アニオンを
与える分子のガスの雰囲気で、該ホスト結晶の融点以下
の温度に加熱し、これにより１０19ないし１０22ｃｍ-3
のドーピング濃度を達成しようとするものである。前者
の場合のプロセスでは高圧を要し、後者の場合のプロセ
スでは単なる交換反応となる。
【０００９】上記の第１の制限は閉じ込められる種が他
の種からうまく遮蔽されることにより回避することがで
きる。上記の第２の制限はテナント（２原子分子または
２原子アニオン）とホスト（結晶）との間に適合する適
当なサイズを選ぶことにより除去することができる。
の種からうまく遮蔽されることにより回避することがで
きる。上記の第２の制限はテナント（２原子分子または
２原子アニオン）とホスト（結晶）との間に適合する適
当なサイズを選ぶことにより除去することができる。
【００１０】その結果、レーザーダイオードによりポン
ピングすることのできる効果的な中間赤外線固体レーザ
ーを、種々の目的のため、例えば環境汚染のモニターま
たは制御のための装置のために高密度にパッケージ化す
ることができる。さらに、本発明により作られたガス注
入固体を用いてファラディロテータおよび中間赤外線で
操作されるＱスイッチを組み立てることができる。レー
ザーに適用するためには、この種の濃度は１０19ないし
１０20ｃｍ-3の範囲が用いられる。ファラディロテータ
およびＱスイッチの場合は、この濃度は１０22ｃｍ-3ま
で広げられ、これは本発明により達成し得る。
ピングすることのできる効果的な中間赤外線固体レーザ
ーを、種々の目的のため、例えば環境汚染のモニターま
たは制御のための装置のために高密度にパッケージ化す
ることができる。さらに、本発明により作られたガス注
入固体を用いてファラディロテータおよび中間赤外線で
操作されるＱスイッチを組み立てることができる。レー
ザーに適用するためには、この種の濃度は１０19ないし
１０20ｃｍ-3の範囲が用いられる。ファラディロテータ
およびＱスイッチの場合は、この濃度は１０22ｃｍ-3ま
で広げられ、これは本発明により達成し得る。
【００１１】
【実施例】本発明によれば、２原子分子または２原子ア
ニオンは、テナント種を与えるガスの高圧下でホストの
熱的膨脹を介してイオン性固体に捕捉される。この方法
は効率良く注出することができた。この方法はホスト結
晶に中性テナント分子を格子内に導入すること、あるい
はホスト格子に２原子アニオンを置換させることを可能
とする。
ニオンは、テナント種を与えるガスの高圧下でホストの
熱的膨脹を介してイオン性固体に捕捉される。この方法
は効率良く注出することができた。この方法はホスト結
晶に中性テナント分子を格子内に導入すること、あるい
はホスト格子に２原子アニオンを置換させることを可能
とする。
【００１２】なお、本明細書において、２原子種とは、
２原子分子および２原子アニオンを指す。前者は中性で
あり、格子内的に導入され、テナントと呼ばれる。後者
は電荷されていて、ホストの格子に置換的に導入され、
ドーパントと呼ばれる。２原子種とホスト結晶との間に
適合する適当なサイズを選ぶに際し、ホスト結晶は以下
の３つの制約を満たすものでなければならない。 （１）この結晶はもちろん出力波長に対し透明でなけれ
ばならない。
２原子分子および２原子アニオンを指す。前者は中性で
あり、格子内的に導入され、テナントと呼ばれる。後者
は電荷されていて、ホストの格子に置換的に導入され、
ドーパントと呼ばれる。２原子種とホスト結晶との間に
適合する適当なサイズを選ぶに際し、ホスト結晶は以下
の３つの制約を満たすものでなければならない。 （１）この結晶はもちろん出力波長に対し透明でなけれ
ばならない。
【００１３】（２）結晶空間はテナント種のファン・デ
ル・ワールス半径に適合するようにマッチしていなけれ
ばならない。これにより振動以外のすべての内部回転度
は凍結される。
ル・ワールス半径に適合するようにマッチしていなけれ
ばならない。これにより振動以外のすべての内部回転度
は凍結される。
【００１４】（３）選ばれたホスト格子は加工温度（融
点以下）を許容するものでなければならない。ここで、
適当な時間の範囲内において、注入が拡散により制限を
受けるのでなく、むしろ固体へのガスの溶解度により制
限を受ける。
点以下）を許容するものでなければならない。ここで、
適当な時間の範囲内において、注入が拡散により制限を
受けるのでなく、むしろ固体へのガスの溶解度により制
限を受ける。
【００１５】この第３の制約が重要である。中性２原子
ガスによる固体への注入が拡散制限を受けないように高
操作温度が必要である。しかし、ヘンリーの法則によ
り、所定の注入用ガス圧について温度が高ければ高いほ
ど、固体へのガスの溶解度が低くなる。拡散に対するエ
ネルギー障壁はより大きい空間（より正しくは空間への
より大きい入り口）を用いることにより低くすることが
できる。しかし、この選択は第２の制約により制限を受
ける。
ガスによる固体への注入が拡散制限を受けないように高
操作温度が必要である。しかし、ヘンリーの法則によ
り、所定の注入用ガス圧について温度が高ければ高いほ
ど、固体へのガスの溶解度が低くなる。拡散に対するエ
ネルギー障壁はより大きい空間（より正しくは空間への
より大きい入り口）を用いることにより低くすることが
できる。しかし、この選択は第２の制約により制限を受
ける。
【００１６】２原子アニオンによる固体へのガス相注入
は、２原子分子によるガス相注入の場合とは異なった一
連の制約により操作される。前者の場合、中性種は格子
内的に導入されない（溶解性を含む物理的方法）。むし
ろ、電荷されたものがホストイオンの一つを置換するこ
とになる（これは置換が絡んだ化学的方法）。キャリア
ガス化合物ＡＢ（ｇ）からのドーパントアニオンＢ- で
置換的に注入されるべきホストＭＸを考えた場合は以下
の通りとなる。 ＭＸ（ｃ）＋αＡＢ（ｇ）＜−−−＞ＭＸ1-αＢα（ｃ´）＋αＡＸ（ｇ）
は、２原子分子によるガス相注入の場合とは異なった一
連の制約により操作される。前者の場合、中性種は格子
内的に導入されない（溶解性を含む物理的方法）。むし
ろ、電荷されたものがホストイオンの一つを置換するこ
とになる（これは置換が絡んだ化学的方法）。キャリア
ガス化合物ＡＢ（ｇ）からのドーパントアニオンＢ- で
置換的に注入されるべきホストＭＸを考えた場合は以下
の通りとなる。 ＭＸ（ｃ）＋αＡＢ（ｇ）＜−−−＞ＭＸ1-αＢα（ｃ´）＋αＡＸ（ｇ）
【００１７】ここで（ｃ）はＭＸの凝縮相であり、上記
等式（１）の右側に示す通りＢ- でドーピングされたと
き（ｃ´）となる。この等式（１）に対応する自由エネ
ルギー変化を計算することはできない。なぜならば、
（ｃ´）はＭＢのバルク相またはＭＢ（ｃ）でなく、む
しろ（ｃ´）は基本的にＸ- の代わりにＢ- を低いレベ
ルで含むＭＸ（ｃ）、すなわち、より高いエントロピー
の状態であるからである。
等式（１）の右側に示す通りＢ- でドーピングされたと
き（ｃ´）となる。この等式（１）に対応する自由エネ
ルギー変化を計算することはできない。なぜならば、
（ｃ´）はＭＢのバルク相またはＭＢ（ｃ）でなく、む
しろ（ｃ´）は基本的にＸ- の代わりにＢ- を低いレベ
ルで含むＭＸ（ｃ）、すなわち、より高いエントロピー
の状態であるからである。
【００１８】すなわち、等式（１）で右方向の反応を確
実にするためには、反応ガス−化合物ＡＢ（ｇ）の自由
エネルギーを高くし、製品ガス−化合物ＡＸ（ｇ）の自
由エネルギーを低くしなければならない。
実にするためには、反応ガス−化合物ＡＢ（ｇ）の自由
エネルギーを高くし、製品ガス−化合物ＡＸ（ｇ）の自
由エネルギーを低くしなければならない。
【００１９】ＭＸ（ｃ）がＲｂＣｌ、ＣｓＣｌのような
ハロゲン化物であり、Ｂ- がＣＮ- であるとすると、ガ
ス−化合物ＡＢ（ｇ）＝Ｃ2 Ｎ2 （ｇ）（シアノゲン）
はよいものとは言えない。なぜならば、この形の標準自
由エネルギーは、Δf Ｇ°＝＋７１．１ｋｃａｌであっ
て、駆動性は良いが、ガス製品の形の標準自由エネルギ
ー、ＡＸ（ｇ）＝ＣＮＣｌ（ｇ）は＋３１．３ｋｃａｌ
である。しかし、もしＡＢ（ｇ）＝ＩＣＮ（ｇ）のとき
は、ＡＸ（ｇ）＝ＩＣｌ（ｇ）となる。この選択は好ま
しい。なぜならばＩＣＮ（ｇ）についてのΔf Ｇ°＝＋
４７ｋｃａｌであり、ＩＣｌ（ｇ）についてのΔf Ｇ°
は−１．３ｋｃａｌである空である。他の好ましい選択
はＡＢ（ｇ）＝ＨＣＮ（ｇ）の場合である。なぜならば
ＨＣＮ（ｇ）についてのΔf Ｇ°＝＋２９．８ｋｃａｌ
であり、ＨＣｌ（ｇ）についてのΔf Ｇ°は−２２．８
ｋｃａｌであるからである。
ハロゲン化物であり、Ｂ- がＣＮ- であるとすると、ガ
ス−化合物ＡＢ（ｇ）＝Ｃ2 Ｎ2 （ｇ）（シアノゲン）
はよいものとは言えない。なぜならば、この形の標準自
由エネルギーは、Δf Ｇ°＝＋７１．１ｋｃａｌであっ
て、駆動性は良いが、ガス製品の形の標準自由エネルギ
ー、ＡＸ（ｇ）＝ＣＮＣｌ（ｇ）は＋３１．３ｋｃａｌ
である。しかし、もしＡＢ（ｇ）＝ＩＣＮ（ｇ）のとき
は、ＡＸ（ｇ）＝ＩＣｌ（ｇ）となる。この選択は好ま
しい。なぜならばＩＣＮ（ｇ）についてのΔf Ｇ°＝＋
４７ｋｃａｌであり、ＩＣｌ（ｇ）についてのΔf Ｇ°
は−１．３ｋｃａｌである空である。他の好ましい選択
はＡＢ（ｇ）＝ＨＣＮ（ｇ）の場合である。なぜならば
ＨＣＮ（ｇ）についてのΔf Ｇ°＝＋２９．８ｋｃａｌ
であり、ＨＣｌ（ｇ）についてのΔf Ｇ°は−２２．８
ｋｃａｌであるからである。
【００２０】２つのΔＧの間の最小差異を規定すること
は不可能である。なぜならば、この反応の他の半分
（（ｃ）対（ｃ´）についてのもの）についてのΔＧは
分らないからである。ただ分かることは２つのΔＧの代
数的合計がゼロからそれほど離れていてはならないとい
うことである（好ましくは、幾分マイナス）。等式
（１）で右方向への移動はＫ＝ｅｘｐ（−ΔＧ／ＲＴ）
で測定され、これは温度の役割を示している。
は不可能である。なぜならば、この反応の他の半分
（（ｃ）対（ｃ´）についてのもの）についてのΔＧは
分らないからである。ただ分かることは２つのΔＧの代
数的合計がゼロからそれほど離れていてはならないとい
うことである（好ましくは、幾分マイナス）。等式
（１）で右方向への移動はＫ＝ｅｘｐ（−ΔＧ／ＲＴ）
で測定され、これは温度の役割を示している。
【００２１】中性２原子分子の閉じ込めにおいて、操作
温度は十分に高いがホスト結晶の融点より低くし、これ
によりドーパントレベルおよび分布が溶解度で制限さ
れ、拡散で制限を受けないものとする。中性の場合、エ
ネルギー障壁は高い。なぜならば中性ドーパントは、界
面からバルクへ移動するために一つの空間から他の空間
へ通り抜けなければならないからである。イオン置換の
場合、対照的にイオンドーパントは一つのイオン空間か
ら他のイオン空間へジャンプすることにより界面からバ
ルクへ移動する。この界面において、イオンドーパント
は交換（例えばＸ- （ｃ）＋ＡＢ（ｇ）−−−＞Ｂ
- （ｃ´）＋ＡＸ（ｇ））により発生する。これは高い
自由エネルギーのＡＢ（ｇ）および低い自由エネルギー
のＡＸ（ｇ）が望ましいことを示している。浸入速度は
加工温度および界面でのイオンドーパント濃度に依存す
る。この後者のことを考慮した場合、反応物質側からの
高い自由エネルギー駆動を選ぶことが好ましい。ガス相
はＡＸ（ｇ）のためのシンクであり、等式（１）の製品
側は等式（１）の質量−作用反転に何ら関与しない。こ
の点からＡＢ（ｇ）＝ＩＣＮ（ｇ）はＨＣＮ（ｇ）より
すぐれている。しかし、ＨＣＮ（ｇ）のような高自由エ
ネルギーガス反応体の選択はより低温の操作に限定させ
る。高自由エネルギー種は常に低自由エネルギー種に分
解される可能性を示している。 ２ＩＣＮ（ｇ）＜−−−＞Ｉ2 （ｇ）＋（ＣＮ）2 （ｇ） （２） ２ＨＣＮ（ｇ）＜−−−＞Ｈ2 （ｇ）＋（ＣＮ）2 （ｇ） （３）
温度は十分に高いがホスト結晶の融点より低くし、これ
によりドーパントレベルおよび分布が溶解度で制限さ
れ、拡散で制限を受けないものとする。中性の場合、エ
ネルギー障壁は高い。なぜならば中性ドーパントは、界
面からバルクへ移動するために一つの空間から他の空間
へ通り抜けなければならないからである。イオン置換の
場合、対照的にイオンドーパントは一つのイオン空間か
ら他のイオン空間へジャンプすることにより界面からバ
ルクへ移動する。この界面において、イオンドーパント
は交換（例えばＸ- （ｃ）＋ＡＢ（ｇ）−−−＞Ｂ
- （ｃ´）＋ＡＸ（ｇ））により発生する。これは高い
自由エネルギーのＡＢ（ｇ）および低い自由エネルギー
のＡＸ（ｇ）が望ましいことを示している。浸入速度は
加工温度および界面でのイオンドーパント濃度に依存す
る。この後者のことを考慮した場合、反応物質側からの
高い自由エネルギー駆動を選ぶことが好ましい。ガス相
はＡＸ（ｇ）のためのシンクであり、等式（１）の製品
側は等式（１）の質量−作用反転に何ら関与しない。こ
の点からＡＢ（ｇ）＝ＩＣＮ（ｇ）はＨＣＮ（ｇ）より
すぐれている。しかし、ＨＣＮ（ｇ）のような高自由エ
ネルギーガス反応体の選択はより低温の操作に限定させ
る。高自由エネルギー種は常に低自由エネルギー種に分
解される可能性を示している。 ２ＩＣＮ（ｇ）＜−−−＞Ｉ2 （ｇ）＋（ＣＮ）2 （ｇ） （２） ２ＨＣＮ（ｇ）＜−−−＞Ｈ2 （ｇ）＋（ＣＮ）2 （ｇ） （３）
【００２２】等式（２）および（３）の右方向への反応
は等式１のＡＢ（ｇ）＝ＨＣＮ（ｇ）またはＨＣＮ
（ｇ）の使用に有害となる。すでに述べたように、（Ｃ
Ｎ）2 （ｇ）は等式１の反応を前進させるための有効な
ガス反応体ではない。
は等式１のＡＢ（ｇ）＝ＨＣＮ（ｇ）またはＨＣＮ
（ｇ）の使用に有害となる。すでに述べたように、（Ｃ
Ｎ）2 （ｇ）は等式１の反応を前進させるための有効な
ガス反応体ではない。
【００２３】吸収状態（ｓｏｒｂｅｄ ｓｔａｔｅ）に
おいて、反応体（ＩＣＮ、ＨＣＮ）は結合延伸を生じ、
解離するためにより低いｋＴを必要とする（ガス相の場
合よりも）。その結果得られたラジカル（ＣＮ）はより
小さくなり、活性トンネリングへ可動となり、エレクト
ロン抽出および位置交換、Ｘ- （ｃ）＋ＣＮ（ｇ）−−
＞ＣＮ- （ｃ´）＋Ｘ（ｇ）を発生させる。もし、ＣＮ
が内側深くのアニオン空間に入り込んだ場合、高自由エ
ネルギーＸ- が中性となることにより（表面に近いもの
のように）電子雲変位が生じこれをＣＮ- に変換させ
る。ガス相におけるＡＢの解離は好ましくない。なぜな
らば等式（２）、（３）を優先させるからである。ここ
で、解離は特定の速度、ｋ＝νABｅｘｐ（−Δε／ｋ
Ｔ）で生じる。結合−振動周波数νAB（応力定数）は底
定状態ではほぼ不変である。５０ｋｃａｌの一般的解離
エネルギー、１，０００Ｋ（７２７℃）の操作温度を採
用した場合、もし吸収状態が解離エネルギーを２０％
（最も妥当な値）減少させると、吸収状態における解離
はガス相におけるより多分１０2 倍大きくなる。
おいて、反応体（ＩＣＮ、ＨＣＮ）は結合延伸を生じ、
解離するためにより低いｋＴを必要とする（ガス相の場
合よりも）。その結果得られたラジカル（ＣＮ）はより
小さくなり、活性トンネリングへ可動となり、エレクト
ロン抽出および位置交換、Ｘ- （ｃ）＋ＣＮ（ｇ）−−
＞ＣＮ- （ｃ´）＋Ｘ（ｇ）を発生させる。もし、ＣＮ
が内側深くのアニオン空間に入り込んだ場合、高自由エ
ネルギーＸ- が中性となることにより（表面に近いもの
のように）電子雲変位が生じこれをＣＮ- に変換させ
る。ガス相におけるＡＢの解離は好ましくない。なぜな
らば等式（２）、（３）を優先させるからである。ここ
で、解離は特定の速度、ｋ＝νABｅｘｐ（−Δε／ｋ
Ｔ）で生じる。結合−振動周波数νAB（応力定数）は底
定状態ではほぼ不変である。５０ｋｃａｌの一般的解離
エネルギー、１，０００Ｋ（７２７℃）の操作温度を採
用した場合、もし吸収状態が解離エネルギーを２０％
（最も妥当な値）減少させると、吸収状態における解離
はガス相におけるより多分１０2 倍大きくなる。
【００２４】本発明の方法は操作圧力をレーザーのため
にのみに限定するものではない。なぜならば、閉じ込め
られた分子は他のものからよく遮蔽されているからであ
る。さらに上述のようにテナントおよびホストの慎重な
選択により自由回転度は凍結される。
にのみに限定するものではない。なぜならば、閉じ込め
られた分子は他のものからよく遮蔽されているからであ
る。さらに上述のようにテナントおよびホストの慎重な
選択により自由回転度は凍結される。
【００２５】本発明の方法は、中性２原子分子の格子内
導入のため、少なくとも約１５０ａｔｍのガス圧下で、
少なくとも約１、５００℃の温度で操作しうる高圧装置
を使用する。
導入のため、少なくとも約１５０ａｔｍのガス圧下で、
少なくとも約１、５００℃の温度で操作しうる高圧装置
を使用する。
【００２６】本発明で適当なテナント分子（中性種）の
例およびドーパントアニオン（電荷種）の例を下記表Ｉ
に示す。また同時に２ないし５ミクロンの範囲のλ
f （基本的振動波長）およびｒv （ファン・デル・ワー
ルス半径）を併記する。 表Ｉ 二原子分子の例 種類 λf ，μｍ ｒv ，Ａ Ｈ2 ２．２７ １．３８ Ｄ2 ３．２０ １．３８ ＨＣｌ ３．３４ １．５９ ＨＢｒ ３．７８ １．６４ Ｎ2 ４．２４ １．５７ ＣＯ ４．６１ １．５８ ＮＯ ５．２５ １．４０ ＣＮ- ４．８８ １．８１ ＳＨ- −− １．９５ ＯＤ- −− −− ＯＨ- −− １．４０
例およびドーパントアニオン（電荷種）の例を下記表Ｉ
に示す。また同時に２ないし５ミクロンの範囲のλ
f （基本的振動波長）およびｒv （ファン・デル・ワー
ルス半径）を併記する。 表Ｉ 二原子分子の例 種類 λf ，μｍ ｒv ，Ａ Ｈ2 ２．２７ １．３８ Ｄ2 ３．２０ １．３８ ＨＣｌ ３．３４ １．５９ ＨＢｒ ３．７８ １．６４ Ｎ2 ４．２４ １．５７ ＣＯ ４．６１ １．５８ ＮＯ ５．２５ １．４０ ＣＮ- ４．８８ １．８１ ＳＨ- −− １．９５ ＯＤ- −− −− ＯＨ- −− １．４０
【００２７】上記テナントに対し以下の金属ハロゲン化
物が好ましいホスト物質となる。表ＩＩはその結晶、結
晶構造（ｆｃｃ＝面心立方体；ｓｃ＝単純立方体）、ｒ
i （空間寸法）およびｍｐ（融点）を示している。 表２ ホスト物質の例 結晶 構造 ｒi ，Ａ ｍｐ，℃ ＬｉＦ ｆｃｃ １．３８ ８４２ ＬｉＣｌ ｆｃｃ １．８８ ６１４ ＮａＦ ｆｃｃ １．９４ ９８８ ＫＦ ｆｃｃ １．９１ ８４６ ＣｓＩ ｓｃ １．３５ ６２１ ＴｌＩ ｓｃ １．２４ ４４０* ＊準安定状態は斜方晶系であり、冷却するとｓｃに変化
する。
物が好ましいホスト物質となる。表ＩＩはその結晶、結
晶構造（ｆｃｃ＝面心立方体；ｓｃ＝単純立方体）、ｒ
i （空間寸法）およびｍｐ（融点）を示している。 表２ ホスト物質の例 結晶 構造 ｒi ，Ａ ｍｐ，℃ ＬｉＦ ｆｃｃ １．３８ ８４２ ＬｉＣｌ ｆｃｃ １．８８ ６１４ ＮａＦ ｆｃｃ １．９４ ９８８ ＫＦ ｆｃｃ １．９１ ８４６ ＣｓＩ ｓｃ １．３５ ６２１ ＴｌＩ ｓｃ １．２４ ４４０* ＊準安定状態は斜方晶系であり、冷却するとｓｃに変化
する。
【００２８】この空間寸法はテナント種の寸法にマッチ
させている。このテナント種はホストに付加的に入り込
む。置換の場合、アニオン種の寸法は置換されたアニオ
ンの寸法にマッチしている。いずれの場合もこれら種は
「ロック」された状態に置かれ並進および回転モードが
防止され、振動モードのみが許容されるようにしなけれ
ばならない。
させている。このテナント種はホストに付加的に入り込
む。置換の場合、アニオン種の寸法は置換されたアニオ
ンの寸法にマッチしている。いずれの場合もこれら種は
「ロック」された状態に置かれ並進および回転モードが
防止され、振動モードのみが許容されるようにしなけれ
ばならない。
【００２９】前記表は適当なホストおよびテナント分子
（ドーパントアニオン）の例が示されている。ホスト結
晶は周期律表第Ｉ族、第ＩＩ族、第ＩＩＩ族、第ＩＶ族
のハロゲン化物、第ＩＩＩ−Ｖ族酸化物、シリコンおよ
びゲルマニュームから選ばれる。第Ｉ族ハロゲン化物の
例は表ＩＩに記載されている。第ＩＩ族ハロゲン化物の
例はハロゲン化バリウムである。第ＩＩＩ族ハロゲン化
物の例はハロゲン化希土類元素であり、第ＩＶ族ハロゲ
ン化物の例はＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆのハロゲン化物である。
第ＩＩＩ−Ｖ族酸化物の例はバナジン酸イットリウムお
よび燐酸アルミニュームである。
（ドーパントアニオン）の例が示されている。ホスト結
晶は周期律表第Ｉ族、第ＩＩ族、第ＩＩＩ族、第ＩＶ族
のハロゲン化物、第ＩＩＩ−Ｖ族酸化物、シリコンおよ
びゲルマニュームから選ばれる。第Ｉ族ハロゲン化物の
例は表ＩＩに記載されている。第ＩＩ族ハロゲン化物の
例はハロゲン化バリウムである。第ＩＩＩ族ハロゲン化
物の例はハロゲン化希土類元素であり、第ＩＶ族ハロゲ
ン化物の例はＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆのハロゲン化物である。
第ＩＩＩ−Ｖ族酸化物の例はバナジン酸イットリウムお
よび燐酸アルミニュームである。
【００３０】適当なホスト結晶を選択する場合、それが
テナント分子（ドーパントアニオン）のポンプ放射およ
び振動発生に対し透明でなければならない。その場合の
必要な透明性の程度の判定はホスト物質およびテナント
分子が知れれば容易に行う事ができる。
テナント分子（ドーパントアニオン）のポンプ放射およ
び振動発生に対し透明でなければならない。その場合の
必要な透明性の程度の判定はホスト物質およびテナント
分子が知れれば容易に行う事ができる。
【００３１】テナント分子の寸法はホスト結晶の空間開
口部に適当にマッチしなければならない。他方、ドーパ
ントアニオンの寸法は置換されるアニオンの寸法に適当
にマッチしなければならない。しかし、ホスト格子に多
少の緊張を生じさせるが、テナントは幾分大きくてもよ
い。このテナントの寸法に対する開口部の寸法の割合
（または置換するアニオンの寸法に対する取り去られる
アニオンの寸法の比）は±１５％の範囲で変えることが
できる。この場合の選択は、文献、Ｈａｎｄｂｏｏｋ
ｏｆ Ｔｈｅｒｍｏｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔ
ｉｅｓ ｏｆ Ｓｏｌｉｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ｍ
ａｃＭｉｌｌａｎ 社、米国（１９６１）に基づいて行
うことができる。
口部に適当にマッチしなければならない。他方、ドーパ
ントアニオンの寸法は置換されるアニオンの寸法に適当
にマッチしなければならない。しかし、ホスト格子に多
少の緊張を生じさせるが、テナントは幾分大きくてもよ
い。このテナントの寸法に対する開口部の寸法の割合
（または置換するアニオンの寸法に対する取り去られる
アニオンの寸法の比）は±１５％の範囲で変えることが
できる。この場合の選択は、文献、Ｈａｎｄｂｏｏｋ
ｏｆ Ｔｈｅｒｍｏｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔ
ｉｅｓ ｏｆ Ｓｏｌｉｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ｍ
ａｃＭｉｌｌａｎ 社、米国（１９６１）に基づいて行
うことができる。
【００３２】２原子分子は６個の自由度がある。すなわ
ち、３個の並進、２個の回転および１個の振動である。
３個以上の原子を持つ分子は１個以上の自由振動度を有
し、したがって、本発明では用いることができない。赤
外線で操作されるレーザーを作るためには赤外線で振動
する２原子種が有用である。これらについては表Ｉに例
示されている。
ち、３個の並進、２個の回転および１個の振動である。
３個以上の原子を持つ分子は１個以上の自由振動度を有
し、したがって、本発明では用いることができない。赤
外線で操作されるレーザーを作るためには赤外線で振動
する２原子種が有用である。これらについては表Ｉに例
示されている。
【００３３】ホスト結晶中のテナント種（ドーパント）
の濃度はレーザーについては１０19ないし１０20ｃｍ-3
の範囲がよい。もし、この濃度が１０20ｃｍ-3を超える
ときは発光の消失が生じる虞がある。しかし、他の用途
については、より高濃度で含むものも有用となる。
の濃度はレーザーについては１０19ないし１０20ｃｍ-3
の範囲がよい。もし、この濃度が１０20ｃｍ-3を超える
ときは発光の消失が生じる虞がある。しかし、他の用途
については、より高濃度で含むものも有用となる。
【００３４】これらのガス分子は現在、ミリメータの圧
力でのみレーザーとして使用され、高い圧力では前述の
ように衝突のためレーザー機能が減少する。固体中にお
けるテナント分子（ドーパント種）の１０19ｃｍ-3の濃
度は１ａｔｍ．に相当する。したがって、ポンピング源
が励起のための要求を満たす限り、２原子種の可なり増
大した濃度の場合にのみ、出力強度は濃度に比例して増
大する。さもなければ、この物質の内部はレーザーを発
生しない。励起されていない部分は共鳴吸収により出力
放射を捕捉しパルス出力に”長いテール（ｌｏｎｇ ｔ
ａｉｌ）”を与えることになる。しかし、分子が閉じ込
められているので圧力拡張はない。
力でのみレーザーとして使用され、高い圧力では前述の
ように衝突のためレーザー機能が減少する。固体中にお
けるテナント分子（ドーパント種）の１０19ｃｍ-3の濃
度は１ａｔｍ．に相当する。したがって、ポンピング源
が励起のための要求を満たす限り、２原子種の可なり増
大した濃度の場合にのみ、出力強度は濃度に比例して増
大する。さもなければ、この物質の内部はレーザーを発
生しない。励起されていない部分は共鳴吸収により出力
放射を捕捉しパルス出力に”長いテール（ｌｏｎｇ ｔ
ａｉｌ）”を与えることになる。しかし、分子が閉じ込
められているので圧力拡張はない。
【００３５】中性テナントを導入する方法は以下のよう
にしておこなわれる。まず、高圧炉または高圧容器が用
いられる。結晶または固体ホストはるつぼに置かれ、５
０ないし６０ａｔｍの中性２原子ガステナントの存在下
で融点以下に加熱される。この固体をこの温度および圧
力にて適当時間保持し、上記ホスト中での上記テナント
の溶解に平衡を生じさせる。この時間は１時間のオーダ
ーである。ついで、この結晶を高圧下で徐々に冷却させ
る。
にしておこなわれる。まず、高圧炉または高圧容器が用
いられる。結晶または固体ホストはるつぼに置かれ、５
０ないし６０ａｔｍの中性２原子ガステナントの存在下
で融点以下に加熱される。この固体をこの温度および圧
力にて適当時間保持し、上記ホスト中での上記テナント
の溶解に平衡を生じさせる。この時間は１時間のオーダ
ーである。ついで、この結晶を高圧下で徐々に冷却させ
る。
【００３６】この圧力は特に微妙なものでなく、温度に
より適宜変化させることができる。ヘンリー則定数は、
ｋH ＝Ｃ（固体）／Ｃ（ガス）であり、ここで、Ｃ（ガ
ス）＝（ＰＮo ）／ＲＴ、Ｔ＜Ｔmp（ホスト物質）。Ｃ
（固体）は以下の式で与えられる。 Ｃ（固体）＝ｋH ［Ｐ（ａｔｍ）／Ｔ］×［６．０２×
１０23／８２．０５］ Ｃ（固体）＝１０19ｃｍ-3、ｋH ＝０．１とした場合、
Ｐ（ａｔｍ）／Ｔ＝
より適宜変化させることができる。ヘンリー則定数は、
ｋH ＝Ｃ（固体）／Ｃ（ガス）であり、ここで、Ｃ（ガ
ス）＝（ＰＮo ）／ＲＴ、Ｔ＜Ｔmp（ホスト物質）。Ｃ
（固体）は以下の式で与えられる。 Ｃ（固体）＝ｋH ［Ｐ（ａｔｍ）／Ｔ］×［６．０２×
１０23／８２．０５］ Ｃ（固体）＝１０19ｃｍ-3、ｋH ＝０．１とした場合、
Ｐ（ａｔｍ）／Ｔ＝
【００３７】８．２０５×１０21／６．０２×１０23＝
０．０１３６となる。したがって、Ｔ＝１，０００Ｋの
場合、必要なガス圧は、Ｐ＝１３．６ａｔｍとなるが、
もし、ｋH ＝１の場合はＰ＝１３６ａｔｍとなる。すな
わち、加工温度の選択ののち、Ｐの値は（ａ）Ｃ（固
体）の目標値および（ｂ）予測されるｋH 値に基づいて
定められる。冷却は結晶の大きさに依存し、５０ないし
１００ｇについて１晩、または丸１日行われる。
０．０１３６となる。したがって、Ｔ＝１，０００Ｋの
場合、必要なガス圧は、Ｐ＝１３．６ａｔｍとなるが、
もし、ｋH ＝１の場合はＰ＝１３６ａｔｍとなる。すな
わち、加工温度の選択ののち、Ｐの値は（ａ）Ｃ（固
体）の目標値および（ｂ）予測されるｋH 値に基づいて
定められる。冷却は結晶の大きさに依存し、５０ないし
１００ｇについて１晩、または丸１日行われる。
【００３８】アニオンドーパントを導入する方法は、１
ａｔｍまたはそれ以上にするかを除いては上記同様にし
ておこなわれる。アニオンを与える種は不活性雰囲気に
より稀釈され、これにより分子種間の遭遇をできるだけ
小さくする。ＩＣＮ（ｇ）＋Ｃｌ- −−−＞ＣＮ- ＋Ｉ
Ｃｌの反応において、Ｃｌ- をＣＮ- で交換する場合に
ＩＣＮ＋ＩＣＮの間の衝突を少なくすることは重要とな
る。すなわちＩＣＮ＋ＩＣＮの間の衝突はＩ2 ＋Ｃ2 Ｎ
2 を生じさせ、置換反応を阻害する。
ａｔｍまたはそれ以上にするかを除いては上記同様にし
ておこなわれる。アニオンを与える種は不活性雰囲気に
より稀釈され、これにより分子種間の遭遇をできるだけ
小さくする。ＩＣＮ（ｇ）＋Ｃｌ- −−−＞ＣＮ- ＋Ｉ
Ｃｌの反応において、Ｃｌ- をＣＮ- で交換する場合に
ＩＣＮ＋ＩＣＮの間の衝突を少なくすることは重要とな
る。すなわちＩＣＮ＋ＩＣＮの間の衝突はＩ2 ＋Ｃ2 Ｎ
2 を生じさせ、置換反応を阻害する。
【００３９】後者の方法において、ある温度における交
換反応速度は交換種の界面における衝突頻度に依存し、
Ｐ／Ｔ1/2 で進行する。ここでＰは分圧である。しか
し、交換の反対方向の速度は１／Ｐt となる。ここでＰ
t は全圧である。一般にガス種は不活性ガス中に１ない
し１０％存在させる。不活性ガスの好ましい例はヘリウ
ムおよびアルゴンである。
換反応速度は交換種の界面における衝突頻度に依存し、
Ｐ／Ｔ1/2 で進行する。ここでＰは分圧である。しか
し、交換の反対方向の速度は１／Ｐt となる。ここでＰ
t は全圧である。一般にガス種は不活性ガス中に１ない
し１０％存在させる。不活性ガスの好ましい例はヘリウ
ムおよびアルゴンである。
【００４０】相転移温度を示すホスト結晶については、
その温度まで加熱することが好ましい。相転移とは構造
的再編成の間のホスト種の異常な可動性を意味する。し
たがって、このホストはこの熱的範囲において最大の浸
透性を示す。本発明はこの温度での操作に限定はされな
い。相転移温度を示さないホスト結晶については、上述
のことを考慮に入れて、圧力容器が耐え得る圧力のもと
で、ホストの融点を越えない温度で行う。操作は高圧で
開始し最初の運動性を増大させることが好ましい。しか
し、もし密閉システムの圧力が可なり下がった場合は、
ｋH を計算によりより好ましいものに近づけるべきであ
る。ついで圧力をＣ（固体）の目標値に釣合った値に減
少させる。
その温度まで加熱することが好ましい。相転移とは構造
的再編成の間のホスト種の異常な可動性を意味する。し
たがって、このホストはこの熱的範囲において最大の浸
透性を示す。本発明はこの温度での操作に限定はされな
い。相転移温度を示さないホスト結晶については、上述
のことを考慮に入れて、圧力容器が耐え得る圧力のもと
で、ホストの融点を越えない温度で行う。操作は高圧で
開始し最初の運動性を増大させることが好ましい。しか
し、もし密閉システムの圧力が可なり下がった場合は、
ｋH を計算によりより好ましいものに近づけるべきであ
る。ついで圧力をＣ（固体）の目標値に釣合った値に減
少させる。
【００４１】６０ａｔｍの圧力は１０21ｃｍ-3の粒体密
度に相当する。また、分画ｋH （結晶に閉じ込められた
粒体密度の空気中におけるものとの比）は少なくとも１
０-2となるようにすることが好ましい。相転移が介在し
ない場合は、ｋH は圧力Ｐとともに増大し、温度Ｔのと
も増大とともに減少する。Ｐ、Ｔ−物々交換は各々の場
合に応じて定められなければならない。これにより圧力
容器の選択が定まる。この場合のその性能限界に応じて
Ｐ、Ｔ−物々交換が成される。ＴＧＡ分析によれば、ガ
スは固体ホストの融点以下のすべての温度において固体
中にとどまる。以上の説明はレーザーに使用するため、
分子閉じ込め物質を使用することについてなされてい
る。しかし、この物質を他の用途に適用することもでき
る。
度に相当する。また、分画ｋH （結晶に閉じ込められた
粒体密度の空気中におけるものとの比）は少なくとも１
０-2となるようにすることが好ましい。相転移が介在し
ない場合は、ｋH は圧力Ｐとともに増大し、温度Ｔのと
も増大とともに減少する。Ｐ、Ｔ−物々交換は各々の場
合に応じて定められなければならない。これにより圧力
容器の選択が定まる。この場合のその性能限界に応じて
Ｐ、Ｔ−物々交換が成される。ＴＧＡ分析によれば、ガ
スは固体ホストの融点以下のすべての温度において固体
中にとどまる。以上の説明はレーザーに使用するため、
分子閉じ込め物質を使用することについてなされてい
る。しかし、この物質を他の用途に適用することもでき
る。
【００４２】例えば、テナント分子の基本的吸収からそ
れ程離れていない波長でマグネチック（ファラデー）ロ
テータとして作用させることができる。結晶マトリクス
中にＮＯを１０21ないし１０22ｃｍ-3のレベルで閉じ込
めた場合、これを磁界にかけると、磁気双極子が整列す
る傾向を示し、加熱状態（ｋＴで測定される）の非整列
傾向と競合する。もちろん、この物質を冷却することに
より磁気双極子の整列性は向上する。この物質の振動磁
気ベクトルは電磁波の振動磁界に作用を及ぼし、分極面
を回転させる。この作用は２つの振動が周波数（共鳴）
においてほぼマッチしているときは非常に大きくなる。
３つの回路素子、（１）５．２５μｍで操作させるほぼ
１０19ｃｍ-3ＮＯ閉じ込めレーザー；（２）１０20ｃｍ
-3ＮＯ閉じ込めシステムからなるＱスイッチ（巨大レー
ザーパルスを得るため）；（３）低温での他のＮＯ閉じ
込めシステムであって、磁界によりレーザーパルスの方
向を規制し、レーザーパルスの分極面を回転させるも
の；を考えることができる。
れ程離れていない波長でマグネチック（ファラデー）ロ
テータとして作用させることができる。結晶マトリクス
中にＮＯを１０21ないし１０22ｃｍ-3のレベルで閉じ込
めた場合、これを磁界にかけると、磁気双極子が整列す
る傾向を示し、加熱状態（ｋＴで測定される）の非整列
傾向と競合する。もちろん、この物質を冷却することに
より磁気双極子の整列性は向上する。この物質の振動磁
気ベクトルは電磁波の振動磁界に作用を及ぼし、分極面
を回転させる。この作用は２つの振動が周波数（共鳴）
においてほぼマッチしているときは非常に大きくなる。
３つの回路素子、（１）５．２５μｍで操作させるほぼ
１０19ｃｍ-3ＮＯ閉じ込めレーザー；（２）１０20ｃｍ
-3ＮＯ閉じ込めシステムからなるＱスイッチ（巨大レー
ザーパルスを得るため）；（３）低温での他のＮＯ閉じ
込めシステムであって、磁界によりレーザーパルスの方
向を規制し、レーザーパルスの分極面を回転させるも
の；を考えることができる。
【００４３】２原子で大きい電気双極モーメントを有す
る物質を考えた場合、この双極子の整列は適用された電
界により屈折率を変化差せることができる。したがっ
て、電気−光学スイッチとなる。
る物質を考えた場合、この双極子の整列は適用された電
界により屈折率を変化差せることができる。したがっ
て、電気−光学スイッチとなる。
【００４４】また、このクラスの物質は受動Ｑスイッ
チ、またはブリーチャブルアブソーバーとなり得る。Ｃ
Ｏ分子を１０21ないし１０22ｃｍ-3のレベルで閉じ込め
た結晶マトリクスを考えた場合、これはＮＯの場合と同
様に、４．６μｍで巨大パルスを発生させるＱスイッチ
ＣＯレーザーとなり得る。
チ、またはブリーチャブルアブソーバーとなり得る。Ｃ
Ｏ分子を１０21ないし１０22ｃｍ-3のレベルで閉じ込め
た結晶マトリクスを考えた場合、これはＮＯの場合と同
様に、４．６μｍで巨大パルスを発生させるＱスイッチ
ＣＯレーザーとなり得る。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年４月２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項２】 中性２原子種および電荷多原子種から選
ばれる１つを高濃度でホスト結晶に導入し、中間赤外線
範囲で操作するための固体装置を製造する方法であっ
て、該ホスト結晶を導入すべき該種のガスを含む雰囲気
で、かつ１０１９ないし１０２２ｃｍ−３のドーピング
濃度を得るのに十分な圧力下で、その融点以下の温度に
加熱することを特徴とする方法。
ばれる１つを高濃度でホスト結晶に導入し、中間赤外線
範囲で操作するための固体装置を製造する方法であっ
て、該ホスト結晶を導入すべき該種のガスを含む雰囲気
で、かつ１０１９ないし１０２２ｃｍ−３のドーピング
濃度を得るのに十分な圧力下で、その融点以下の温度に
加熱することを特徴とする方法。
【請求項３】 該ホスト結晶が該２原子種のファン・デ
ル・ワールス半径±１５％以内の空間を有し、圧力を１
気圧を越えるものとする請求項１または２記載の方法。
ル・ワールス半径±１５％以内の空間を有し、圧力を１
気圧を越えるものとする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】 該ホスト結晶が、該電荷２原子種で置換
されるアニオン種を含み、該電荷２原子種が該アニオン
種のファン・デル・ワールス半径±１５％以内のファン
・デル・ワールス半径を有し、圧力を少なくとも１気圧
とし、該電荷２原子種を不活性ガスにより希釈されたガ
スから得ることを特徴とする請求項１または２記載の方
法。
されるアニオン種を含み、該電荷２原子種が該アニオン
種のファン・デル・ワールス半径±１５％以内のファン
・デル・ワールス半径を有し、圧力を少なくとも１気圧
とし、該電荷２原子種を不活性ガスにより希釈されたガ
スから得ることを特徴とする請求項１または２記載の方
法。
【請求項５】 該不活性ガスがヘリウム、アルゴンから
選ばれるものであり、希釈されたガスが１ないし１０％
の範囲で存在していることを特徴とする請求項４記載の
方法。
選ばれるものであり、希釈されたガスが１ないし１０％
の範囲で存在していることを特徴とする請求項４記載の
方法。
【請求項６】 該ホスト結晶が、ハロゲン化第Ｉ族元
素、ハロゲン化第ＩＩ族元素、ハロゲン化第ＩＩＩ族元
素、ハロゲン化第ＩＶ族元素、第ＩＩＩ−Ｖ族酸化物、
シリコンおよびゲルマニュームから選ばれるものである
請求項１または２記載の方法。
素、ハロゲン化第ＩＩ族元素、ハロゲン化第ＩＩＩ族元
素、ハロゲン化第ＩＶ族元素、第ＩＩＩ−Ｖ族酸化物、
シリコンおよびゲルマニュームから選ばれるものである
請求項１または２記載の方法。
【請求項７】 該ホスト結晶が、ＬｉＦ、ＬｉＣｌ、Ｎ
ａＦ、ＫＦ、ＣｓＩ、ＴｌＩ、ハロゲン化バリウム、ハ
ロゲン化希土類、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆのハロゲン化
物、バナジン酸イットリウムおよび燐酸アルミニューム
から選ばれるものである請求項１または２記載の方法。
ａＦ、ＫＦ、ＣｓＩ、ＴｌＩ、ハロゲン化バリウム、ハ
ロゲン化希土類、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆのハロゲン化
物、バナジン酸イットリウムおよび燐酸アルミニューム
から選ばれるものである請求項１または２記載の方法。
【請求項８】 該２原子種が、Ｈ２、Ｄ２、ＨＣｌ、Ｈ
Ｂｒ、Ｎ２、ＣＯ、ＮＯ、ＣＮ−、ＳＨ−、ＯＤ−およ
びＯＨ−から選ばれるものである請求項１または２記載
の方法。
Ｂｒ、Ｎ２、ＣＯ、ＮＯ、ＣＮ−、ＳＨ−、ＯＤ−およ
びＯＨ−から選ばれるものである請求項１または２記載
の方法。
【請求項９】 該ホスト結晶をその融点以下の温度に加
熱し、その温度および圧力で一定時間保持することを特
徴とする請求項１または２記載の方法。
熱し、その温度および圧力で一定時間保持することを特
徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項１０】 該ホスト結晶が相転移温度を有し、該
ホスト結晶を該相転移温度に加熱することを特徴とする
請求項９記載の方法。
ホスト結晶を該相転移温度に加熱することを特徴とする
請求項９記載の方法。
【請求項１１】 電荷多原子種を１０１９ないし１０
２０ｃｍ−３の濃度で含む固体ホスト物質を含む中間赤
外線範囲で操作し得る固体レーザ。
２０ｃｍ−３の濃度で含む固体ホスト物質を含む中間赤
外線範囲で操作し得る固体レーザ。
【請求項１２】 電荷多原子種を１０１９ないし１０
２２ｃｍ−３の濃度でホスト結晶に導入してなる固体ホ
スト物質を含む固体装置。
２２ｃｍ−３の濃度でホスト結晶に導入してなる固体ホ
スト物質を含む固体装置。
【請求項１３】 該ホスト結晶が、該電荷２原子種で置
換されるアニオン種を含み、該電荷２原子種が該アニオ
ン種のファン・デル・ワールス半径±１５％以内のファ
ン・デル・ワールス半径を有することを特徴とする請求
項１１または１２記載の固体装置。
換されるアニオン種を含み、該電荷２原子種が該アニオ
ン種のファン・デル・ワールス半径±１５％以内のファ
ン・デル・ワールス半径を有することを特徴とする請求
項１１または１２記載の固体装置。
【請求項１４】 該ホスト結晶が、ハロゲン化第Ｉ族元
素、ハロゲン化第ＩＩ族元素、ハロゲン化第ＩＩＩ族元
素、ハロゲン化第ＩＶ族元素、第ＩＩＩ−Ｖ族酸化物、
シリコンおよびゲルマニュームから選ばれるものである
請求項１１または１２記載の固体装置。
素、ハロゲン化第ＩＩ族元素、ハロゲン化第ＩＩＩ族元
素、ハロゲン化第ＩＶ族元素、第ＩＩＩ−Ｖ族酸化物、
シリコンおよびゲルマニュームから選ばれるものである
請求項１１または１２記載の固体装置。
【請求項１５】 該ホスト結晶が、ＬｉＦ、ＬｉＣｌ、
ＮａＦ、ＫＦ、ＣｓＩ、ＴｌＩ、ハロゲン化バリウム、
ハロゲン化希土類、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆのハロゲン化
物、バナジン酸イットリウムおよび燐酸アルミニューム
から選ばれるものである請求項１４記載の固体装置。
ＮａＦ、ＫＦ、ＣｓＩ、ＴｌＩ、ハロゲン化バリウム、
ハロゲン化希土類、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆのハロゲン化
物、バナジン酸イットリウムおよび燐酸アルミニューム
から選ばれるものである請求項１４記載の固体装置。
【請求項１６】 該電荷多原子種が、Ｈ２、Ｄ２、ＨＣ
ｌ、ＨＢｒ、Ｎ２、ＣＯ、ＮＯ、ＣＮ−、ＳＨ−、ＯＤ
−およびＯＨ−から選ばれるものである請求項１１また
は１２記載の固体装置。
ｌ、ＨＢｒ、Ｎ２、ＣＯ、ＮＯ、ＣＮ−、ＳＨ−、ＯＤ
−およびＯＨ−から選ばれるものである請求項１１また
は１２記載の固体装置。
【請求項１７】 該濃度が１０２１ないし１０２２ｃｍ
−３であり、磁場にかけることにより磁気回転体とする
請求項１２記載の固体装置。
−３であり、磁場にかけることにより磁気回転体とする
請求項１２記載の固体装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リカルド・シー・パストー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90266、マンハッタン・ビーチ、マンザニ タ・レーン 2109
Claims (32)
- 【請求項１】 中性２原子種および電荷２原子種から選
ばれる１つを高濃度でホスト結晶に導入する方法であっ
て、該ホスト結晶を導入すべき該種のガスを含む雰囲気
で、かつ１０19ないし１０22ｃｍ-3のドーピング濃度を
得るのに十分な圧力下で、その融点以下の温度に加熱す
ることを特徴とする方法。 - 【請求項２】 該ホスト結晶が該中性２原子種のファン
・デル・ワールス半径±１５％以内の空間を有し、圧力
を１気圧を越えるものとする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 該ホスト結晶が、該電荷２原子種で置換
されるアニオン種を含み、該電荷２原子種が該アニオン
種のファン・デル・ワールス半径±１５％以内のファン
・デル・ワールス半径を有し、圧力を少なくとも１気圧
とし、該電荷２原子種を不活性ガスにより希釈されたガ
スから得ることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 該不活性ガスがヘリウム、アルゴンから
選ばれるものであり、希釈されたガスが１ないし１０％
の範囲で存在していることを特徴とする請求項３記載の
方法。 - 【請求項５】 該ホスト結晶が、ハロゲン化第Ｉ族元
素、ハロゲン化第ＩＩ族元素、ハロゲン化第ＩＩＩ族元
素、ハロゲン化第ＩＶ族元素、第ＩＩＩ−Ｖ族酸化物、
シリコンおよびゲルマニュームから選ばれるものである
請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 該ホスト結晶が、ＬｉＦ、ＬｉＣｌ、Ｎ
ａＦ、ＫＦ、ＣｓＩ、ＴｌＩ、ハロゲン化バリウム、ハ
ロゲン化希土類、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆのハロゲン化
物、バナジン酸イットリウムおよび燐酸アルミニューム
から選ばれるものである請求項５記載の方法。 - 【請求項７】 該２原子種が、Ｈ2 、Ｄ2 、ＨＣｌ、Ｈ
Ｂｒ、Ｎ2 、ＣＯ、ＮＯ、ＣＮ- 、ＳＨ- 、ＯＤ- およ
びＯＨ- から選ばれるものである請求項１記載の方法。 - 【請求項８】 該ホスト結晶をその融点以下の温度に加
熱し、その温度および圧力で一定時間保持することを特
徴とする請求項３記載の方法。 - 【請求項９】 該ホスト結晶が相転移温度を有し、該ホ
スト結晶を該相転移温度に加熱することを特徴とする請
求項８記載の方法。 - 【請求項１０】 中性２原子種および電荷多原子種から
選ばれる１つを高濃度でホスト結晶に導入し、中間赤外
線範囲で操作するための固体装置を製造する方法であっ
て、該ホスト結晶を導入すべき該種のガスを含む雰囲気
で、かつ１０19ないし１０22ｃｍ-3のドーピング濃度を
得るのに十分な圧力下で、その融点以下の温度に加熱す
ることを特徴とする方法。 - 【請求項１１】 該ホスト結晶が該２原子種のファン・
デル・ワールス半径±１５％以内の空間を有し、圧力を
１気圧を越えるものとする請求項１０記載の方法。 - 【請求項１２】 該ホスト結晶が、該電荷２原子種で置
換されるアニオン種を含み、該電荷２原子種が該アニオ
ン種のファン・デル・ワールス半径±１５％以内のファ
ン・デル・ワールス半径を有し、圧力を少なくとも１気
圧とし、該電荷２原子種を不活性ガスにより希釈された
ガスから得ることを特徴とする請求項１０記載の方法。 - 【請求項１３】 該不活性ガスがヘリウム、アルゴンか
ら選ばれるものであり、希釈されたガスが１ないし１０
％の範囲で存在していることを特徴とする請求項１２記
載の方法。。 - 【請求項１４】 該ホスト結晶が、ハロゲン化第Ｉ族元
素、ハロゲン化第ＩＩ族元素、ハロゲン化第ＩＩＩ族元
素、ハロゲン化第ＩＶ族元素、第ＩＩＩ−Ｖ族酸化物、
シリコンおよびゲルマニュームから選ばれるものである
請求項１０記載の方法。 - 【請求項１５】 該ホスト結晶が、ＬｉＦ、ＬｉＣｌ、
ＮａＦ、ＫＦ、ＣｓＩ、ＴｌＩ、ハロゲン化バリウム、
ハロゲン化希土類、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆのハロゲン化
物、バナジン酸イットリウムおよび燐酸アルミニューム
から選ばれるものである請求項１０記載の方法。 - 【請求項１６】 該２原子種が、Ｈ2 、Ｄ2 、ＨＣｌ、
ＨＢｒ、Ｎ2 、ＣＯ、ＮＯ、ＣＮ- 、ＳＨ- 、ＯＤ- お
よびＯＨ- から選ばれるものである請求項１０記載の方
法。 - 【請求項１７】 該ホスト結晶をその融点以下の温度に
加熱し、その温度および圧力で一定時間保持することを
特徴とする請求項１０記載の方法。 - 【請求項１８】 該ホスト結晶が相転移温度を有し、該
ホスト結晶を該相転移温度に加熱することを特徴とする
請求項１７記載の方法。 - 【請求項１９】 中性２原子種および電荷多原子種から
選ばれる１つを１０19ないし１０20ｃｍ-3の濃度で含む
固体ホスト物質を含む中間赤外線範囲で操作し得る固体
レーザ。 - 【請求項２０】 該ホスト結晶が該２原子種のファン・
デル・ワールス半径±１５％以内の空間を有することを
特徴とする請求項１９記載のレーザ。 - 【請求項２１】 該ホスト結晶が、該電荷２原子種で置
換されるアニオン種を含み、該電荷２原子種が該アニオ
ン種のファン・デル・ワールス半径±１５％以内のファ
ン・デル・ワールス半径を有することを特徴とする請求
項１９記載のレーザ。 - 【請求項２２】 該ホスト結晶が、ハロゲン化第Ｉ族元
素、ハロゲン化第ＩＩ族元素、ハロゲン化第ＩＩＩ族元
素、ハロゲン化第ＩＶ族元素、第ＩＩＩ−Ｖ族酸化物、
シリコンおよびゲルマニュームから選ばれるものである
請求項１９記載のレーザ。 - 【請求項２３】 該ホスト結晶が、ＬｉＦ、ＬｉＣｌ、
ＮａＦ、ＫＦ、ＣｓＩ、ＴｌＩ、ハロゲン化バリウム、
ハロゲン化希土類、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆのハロゲン化
物、バナジン酸イットリウムおよび燐酸アルミニューム
から選ばれるものである請求項２２記載のレーザ。 - 【請求項２４】 該２原子種が、Ｈ2 、Ｄ2 、ＨＣｌ、
ＨＢｒ、Ｎ2 、ＣＯ、ＮＯ、ＣＮ- 、ＳＨ- 、ＯＤ- お
よびＯＨ- から選ばれるものである請求項１９記載のレ
ーザ。 - 【請求項２５】 中性２原子種および電荷多原子種から
選ばれる１つを１０19ないし１０22ｃｍ-3の濃度でホス
ト結晶に導入してなる固体ホスト物質を含む固体装置。 - 【請求項２６】 該ホスト結晶が該２原子種のファン・
デル・ワールス半径±１５％以内の空間を有することを
特徴とする請求項２５記載の固体装置。 - 【請求項２７】 該ホスト結晶が、該電荷２原子種で置
換されるアニオン種を含み、該電荷２原子種が該アニオ
ン種のファン・デル・ワールス半径±１５％以内のファ
ン・デル・ワールス半径を有することを特徴とする請求
項２５記載の固体装置。 - 【請求項２８】 該ホスト結晶が、ハロゲン化第Ｉ族元
素、ハロゲン化第ＩＩ族元素、ハロゲン化第ＩＩＩ族元
素、ハロゲン化第ＩＶ族元素、第ＩＩＩ−Ｖ族酸化物、
シリコンおよびゲルマニュームから選ばれるものである
請求項２５記載の固体装置。 - 【請求項２９】 該ホスト結晶が、ＬｉＦ、ＬｉＣｌ、
ＮａＦ、ＫＦ、ＣｓＩ、ＴｌＩ、ハロゲン化バリウム、
ハロゲン化希土類、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆのハロゲン化
物、バナジン酸イットリウムおよび燐酸アルミニューム
から選ばれるものである請求項２８記載の固体装置。 - 【請求項３０】 該２原子種が、Ｈ2 、Ｄ2 、ＨＣｌ、
ＨＢｒ、Ｎ2 、ＣＯ、ＮＯ、ＣＮ- 、ＳＨ- 、ＯＤ- お
よびＯＨ- から選ばれるものである請求項２５記載の固
体装置。 - 【請求項３１】 該濃度が１０21ないし１０22ｃｍ-3で
あり、磁場にかけることにより磁気回転体とする請求項
２５記載の固体装置。 - 【請求項３２】 該２原子種が可なりの電気双極モーメ
ントを有し、電場をかけることにより屈折率に変化を生
じさせ、電気−光スイッチを形成している請求項２５記
載の固体装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/627,786 US5128954A (en) | 1990-12-14 | 1990-12-14 | Impregnation of a solid from the gas phase |
| US627786 | 1990-12-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06183900A true JPH06183900A (ja) | 1994-07-05 |
Family
ID=24516131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3332236A Pending JPH06183900A (ja) | 1990-12-14 | 1991-12-16 | ガス相から固体への注入 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5128954A (ja) |
| EP (1) | EP0490692A1 (ja) |
| JP (1) | JPH06183900A (ja) |
| IL (1) | IL100373A0 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5212158A (en) * | 1975-07-15 | 1977-01-29 | Richter Gedeon Vegyeszet | Epoxyandrostane and preparation thereof |
| JPS602804A (ja) * | 1983-06-21 | 1985-01-09 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 流動床燃焼装置への燃料搬送ノズル |
| JPS62123098A (ja) * | 1985-11-22 | 1987-06-04 | Toshiba Ceramics Co Ltd | シリコン単結晶の製造方法 |
| JPS6469600A (en) * | 1987-09-10 | 1989-03-15 | Union Material Kk | Production of pure cesium iodide scintillator crystal |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3021286A (en) * | 1959-03-30 | 1962-02-13 | Howard W Etzel | Method for producing radiation sensitive alkali halide crystals |
| US4055457A (en) * | 1974-01-17 | 1977-10-25 | The Harshaw Chemical Company | Method for growing absorption-free alkali metal halide single crystals |
| US4638485A (en) * | 1984-03-20 | 1987-01-20 | University Of Utah | Solid state vibrational lasers using F-center/molecular-defect pairs in alkali halides |
-
1990
- 1990-12-14 US US07/627,786 patent/US5128954A/en not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-12-12 EP EP91311592A patent/EP0490692A1/en not_active Ceased
- 1991-12-13 IL IL100373A patent/IL100373A0/xx unknown
- 1991-12-16 JP JP3332236A patent/JPH06183900A/ja active Pending
Patent Citations (4)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IL100373A0 (en) | 1992-09-06 |
| EP0490692A1 (en) | 1992-06-17 |
| US5128954A (en) | 1992-07-07 |
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